单片机课程设计-水位检测系统

1、单片机原理及应用技术课程设计题目： 水位检测系统姓名：学院：专业：班级：学号：年月一、 绪论水位控制在日常生活及工业领域中应用相当广泛， 如作为城市、 乡村生活用 水储备，太阳能热水器储水设备等，又比如水塔、地下水、水站等情况下的水位 控制。而以往水位的检测是由人工完成的， 值班人员全天候对水位的变化进行监 测，然后进行后续的操作。很显然上述重复性的工作无论是从人员、时间、还是 资金上都将造成很大的浪费。同时也容易造成差错。目前大多数住宅小区采用人工加水的方式， 当水用完时， 需要人工开启水泵 加水，十分不方便。 以至于水用完之前不知道水量的多少， 等到用完了才知道没 有水，如果急需用水，那就

2、十分麻烦了，要等到加完水后才能用水；加水过程中 还要时刻关注水位是否溢出。 以上的问题都在期待一种简单、 经济的水位控制系 统的诞生。本文采用所学的知识，设计以单片机水位采集系统。主要实现以下功能：（1）自动检测水箱液位，并采用数码管显示。（2）当液位过高或过低时报警。本文采用单片机系统控制， 监测储水罐的水位变化， 在储水罐内部放置自制 的水位传感器来检测水位。 单片机内编程控制数码管。 传感器检测到水位时， 单 片机就控制数码管显示相应的数值。且在水位过高或过低时报警。总体方案设计2.1 利用自制水位监测装置实现 本水位监测报警器使用低压交流电源就可以对水位进行监测， 用数码管显示 并发出

3、报警。 主要采用单片机 AT89C51芯片， 将控制程序写进单片机中， 使其发 挥相应的功能再加上、 数码管、 电阻、电容这些器件组成一个简单而灵敏的监测 报警电路， 操作简单接通电源即可工作。 因为电路采用单片机技术， 所以本水位 监测报警器还具有电路简易、耗能低、准确性高的特点。2.2 方案总结本设计当中采用的水位检测传感器简单易做， 经济实惠。 成本低且能达到想要的效果三、硬件电路设计3.1 单片机的选择AT89 系列单片机在我国得到了极其广泛的应用。由于 AT89C52具有强大的 功能，可以使我的设计更方便也更人性化。而且它很好的兼容 MCS-51系列单片 机的指令系统和引脚功能。它片

4、内还含有 Flash Memory ，Flash Memory 是一种 电擦除和电写入的闪速存储器，记为 FPEROM在系统开发过程中可以很容易地进 行程序修改，使开发和调试更为简单。AT89C51 提供以下标准功能 :4k 字节 Flash 闪速存储器，256 字节片内数据 存储器（00H -7FH 为片内 RAM，80H-FFH为特殊功能寄存器 SFR），32 个 I/O 口 线，两个 16 位定时 / 计数器，一个 5 向量两级中断结构， 一个全双工串行通信口， 片内振荡器及时钟电路。同时， AT89C51可降至 0Hz的静态逻辑操作，并支持两 种软件可选的节电工作模式。空闲方式停止 C

5、PU的工作，但允许 RAM，定时 /计 数器，串行通信口及中断系统继续工作。 掉电方式保存 RAM中的内容， 但振荡器 停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一个硬件复位。3.2 系统硬件设计框图及原理图电源单片机指示灯报警数码管显示AT89C51水位检测头图 3.1 系统硬件设计框图水位检测报警系统硬件设计框图如图 3.1 所示。它包括单片机电源水位检测 传感器、指示灯报警、 水位显示。 本设计中用铜丝作为水位检测传感器适当调整 铜丝的长度，可自行设置水位的范围。利用单片机 , 将控制程序写进单片机中， 经过对输入口信号的分析， 在单片机的输出端口给出相应的信号。 自行设定报警 数值，若到达指

6、定数值则蜂鸣器报警 LED灯亮。本设计采用 AT89C52的 P1.0-P1.6 作为我们水位的信号输入口， 单通过软件的 控制不断的检测 P0 端口的输入电平，一旦发现探针电平与主探针电平同为高电 平时，则执行相应的控制程序，从 P1 输出不同的信号来告知水位情况，不同水 位数码管会显示不同的数字， 当数码管显示为 1时低水位报警， 电机启动，当数 码管显示 6 到达最高水位，电机关闭。3.2.1 晶振电路本次设计用到的是内部振荡方式， 这种方式下在 X1和 X2两端跨接石英晶体 及两个电容，如下图所示，这样就和内部的反响放大器构成稳定的自己振荡器。 电容 C1和 C2通常取 30pF 可稳

7、定频率并对正当频率有微调作用。图 3.2 晶振电路3.2.2 复位电路 复位电路的基本功能是：系统上电时提供复位信号，直至系统电源稳定后， 撤销复位信号。 为可靠起见， 电源稳定后还要经一定的延时才撤销复位信号， 以 防电源开关或电源插头分 -合过程中引起的抖动而影响复位。 图1所示的 RC复位 电路可以实现上述基本功能， 图 3为其输入 -输出特性。但解决不了电源毛刺 （A 点）和电源缓慢下降（电池电压不足）等问题 而且调整 RC 常数改变延时会 令驱动能力变差。图 3.3 复位电路3.3.3 水位检测及总电路接 5V 交流电源，高电平与低电平交替发出， 防止水被电解， 由于腐蚀问题，采取交

8、流电源， 这样腐蚀会很慢， 一般这种监测装置最少也能用几年， 到时候正 好检修，所以完全可以用在现实检测中。当水位为 1 时，数码管显示水位 1，以此类推共分为六个挡位。当检测到 1 水位时报警灯亮，水位过低报警，当水位为 6 时，水位过高报警。图 3.4 总电路四、软件设计是否检测到第一档水位是否检测到第二档水位是显示器显示，指示灯亮显示器显示是结束#include<reg51.h>/ 定义一个数组 , 使数码管显示的数字和数组元素的下标相等 unsigned char code table=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f

9、,0x6f;sbit shuiman=P10;/ 水满sbit sw5=P11;/ 水位 5sbit sw4=P12;/ 水位 4sbit sw3=P13;/ 水位 3sbit sw2=P14;/ 水位 2sbit sw1=P15;/ 水位 1sbit shougong=P16;/ 手工上水sbit jingbao=P17;/ 警报控制位sbit state=P37;/ 工作指示/* 延时程序 */void delay02s(void)unsigned char i,j,k;for(i=100;i>0;i-)for(j=100;j>0;j-)for(k=248;k>0;k-)

10、;main()P0=0;while(1)/ 水满 if(shuiman=0&&sw5=1&&sw4=1&&sw3=1&&sw2=1&&sw1=1当)/唯一 的闭合一个传感器单元 :水位 6时发生jingbao=1;/ 关警报 state=1;/ 工作指示灯熄灭P0=table6;/ 显示水位深度 :6* 已满 delay02s();/ 延时一段时间让数码管显示给人以提示：水已满 / 水位 5if(shuiman=1&&sw5=0&&sw4=1&&sw3=1&&

11、amp;sw2=1&&sw1=1当)/唯一 的闭合一个传感器单元 : 水位 5 时发生 P0=table5;/ 显示水位深度 :5/ 水位 4 if(shuiman=1&&sw5=1&&sw4=0&&sw3=1&&sw2=1&&sw1=1当)/唯一 的闭合一个传感器单元 :水位 4时发生 P0=table4;/ 显示水位深度 :4 / 水位 3 if(shuiman=1&&sw5=1&&sw4=1&&sw3=0&&sw2=1&&

12、amp;sw1=1当)/ 唯一的闭合一个传感器单元 :水位 3时发生 P0=table3;/ 显示水位深度 :5 / 水位 2 if(shuiman=1&&sw5=1&&sw4=1&&sw3=1&&sw2=0&&sw1=1)/ 当唯一的闭合一个传感器单元 :水位 2时发生 P0=table2;/ 显示水位深度 :2 / 水位低 if(shuiman=1&&sw5=1&&sw4=1&&sw3=1&&sw2=1&&sw1=0当)/ 唯一的闭

13、合一个传感器单元 :水位 1时发生 jingbao=0;/ 警报 state=0;/ 工作指示灯打开P0=table1;/ 显示水位深度 :1/ 手工上水 if(shougong=0)/ 当按手工上水按钮时发生jingbao=0;/ 警报 state=0;/ 工作指示灯打开 P0=table0;/ 显示 0 表示手工上水已有反应 delay02s();/ 延时一段时间让数码管显示给人以提示： 已开始手工上水五、仿真调试遇到问题在设计仿真电路时， 报警器我们需要让他发声， 但是在设计完 电路后，仿真运行显示正常，但是蜂鸣器并没有发声。 解决方案电路中的 buzzer 元件不能发声，为了解决这个问题我们选用另 一个发生元件 sounder，并解决了这个不能发声的问题。六、总